Введение
Портативный телефон, подключаемый к стационарной линии
мобильные/сотовые телефоны
mobile/cellular phones
Беспроводной или портативный телефон состоит из портативной трубки, которая по радиосвязи соединяется с базовой станцией, подключенной к общественной телефонной сети. Радиус действия ограничен, как правило, одним зданием или небольшим расстоянием от базовой станции. Беспроводной телефон функционально отличается от мобильного телефона ограниченным радиусом действия и зависимостью от базовой станции, расположенной у абонента. Современные стандарты беспроводной связи, такие как PHS и DECT, размыли четкую границу между беспроводными и мобильными телефонами, реализовав передачу между сотами (handover); различные расширенные функции, такие как передача данных; и даже, в ограниченном масштабе, международный роуминг. В специализированных моделях оператор коммерческой мобильной сети может обслуживать базовые станции, а пользователи могут подключаться к этой услуге. В отличие от проводного телефона, беспроводной телефон требует электропитания от сети (для питания базовой станции). Портативная трубка содержит аккумуляторную батарею, которая заряжается базовой станцией, когда трубка находится на зарядном устройстве.
История
Радиотелефония (телефония без проводов) предшествовала беспроводным телефонам как минимум на два десятилетия. Первый, MTS, или Служба мобильной телефонной связи, был введен в эксплуатацию в 1946 году. Поскольку зона покрытия должна была быть максимально широкой, емкость была крайне низкой, а ранняя ламповая технология делала оборудование довольно громоздким и тяжелым. Второе поколение радиотелефонов, или IMTS, или Улучшенная служба мобильной связи, стало активным в 1964 году. Начиная с 1963 года, небольшой группе инженеров Bell Laboratories было поручено разработать практичный и полностью функциональный дуплексный беспроводной телефон. В состав команды входили (в алфавитном порядке): С. М. Баер, Г. С. Балцер, Дж. М. Браун, В. Ф. Клеменси, М. Розенталь и В. Зинсмейстер под руководством В. Д. Гудэйла-младшего. К 1964 году в лаборатории работали макетные образцы. В течение 1964–1965 годов они были доработаны и упакованы для испытаний на территории Bell Labs в Холмделе, штат Нью-Джерси. Система работала по экспериментальной лицензии на кристаллических каналах в диапазонах 35 и 43 МГц с использованием FM, маломощного передатчика и чувствительного супергетеродинного приемника. Полный контроль над всеми телефонными функциями, включая сброс и набор номера, осуществлялся посредством системы тональной сигнализации внеполосной связи. Модель, разработанная для домашнего использования, была спроектирована так, чтобы выглядеть как стандартная (хотя и громоздкая) телефонная трубка. Базовая станция представляла собой небольшую коробку, подключенную к стандартной телефонной сети. Около 50 экземпляров были изготовлены в мастерской Western Electric в Андовере, штат Массачусетс, для полевых испытаний в двух центрах Bell System в Бостоне и Фениксе. Общий проект был описан в Bell Laboratories Record, том 45 (1967). В 1966 году Джордж Свейгерт подал заявку на патент на "полностью дуплексный аппарат беспроводной связи". Патент был выдан ему в июне 1969 года. Свейгерт, радист во время Второй мировой войны, дислоцированный на тихоокеанских островах Гуадалканал и Бугенвиль, разработал концепцию полного дуплекса для необученного персонала с целью улучшения связи на поле боя для старших командиров. Свейгерт активно выступал за прямое подключение бытовой электроники к телефонным линиям, принадлежащим AT&T, в конце 1960-х годов. В то время телефонные компании не разрешали подключать оборудование третьих лиц к своим линиям; большинство телефонов производились Western Electric и сдавались в аренду клиентам AT&T. Устройство Carterfone, примитивное устройство для соединения двухсторонней радиосвязи с телефоном, привело к отмене Федеральной комиссией по связи запрета на прямое подключение потребительского оборудования к телефонным линиям (известное как знаковое решение по Carterfone) 26 июня 1968 года. Первоначальные беспроводные телефоны, такие как Carterfone, подключались к общественной телефонной сети акустически (а не электрически). В 1977 году Дугласу Г. Талли и Л. Дюану Грегори был выдан патент на дуплексную голосовую связь, включающую в себя управление, обеспечиваемое между базовой станцией, подключенной непосредственно к телефонной линии телефонной станции, и мобильным устройством, состоящим из небольшого компактного беспроводного телефонного аппарата, содержащего передатчик, приемник и схемы управления, питаемые от аккумуляторной батареи. Один логический тон передавался и обнаруживался для всех логических функций управления, включая сигналы вызова, сброса и набора номера. Беспроводные телефоны получили широкое распространение в домах и на рабочих местах в начале 1980-х годов. По данным The New York Times, количество проданных в Соединенных Штатах беспроводных телефонов выросло с 50 000 в 1980 году до 1 миллиона в 1982 году. Они быстро стали популярными благодаря удобству и портативности, несмотря на опасения, что их зависимость от радиосигналов сделает их уязвимыми для прослушивания или других злоупотреблений. В 1994 году потребителям стали доступны цифровые беспроводные телефоны в диапазоне частот 900 МГц. Эти новые типы телефонов обеспечивали лучшее качество звука, поскольку могли фильтровать помехи, а их сигналы легче проникали сквозь стены. Цифровые сигналы позволили сделать телефоны более безопасными и снизить вероятность прослушивания; прослушивать аналоговые беспроводные телефонные разговоры было относительно легко. В 1995 году для беспроводных телефонов был представлен цифровой широкополосный доступ (DSS). Эта технология позволила распределить цифровую голосовую передачу по нескольким частотам, повысив конфиденциальность и снизив помехи между различными абонентами.
By 1964, breadboard models were working in the lab. During 1964 65 these were refined and packaged to test around the Bell Labs Holmdel N. J. facilities. The system operated under an experimental license on crystal controlled channels in the 35 and 43 MHz bands using FM, a low power transmitter and a sensitive superhet receiver. Full supervision of all telephone functions, including on off hook and dialing was provided via an out of band tone supervision system. The model developed for home use was designed to look like a standard (although bulky) telephone handset. The base station was a small box connected to a standard telephone network. About 50 units were built in a Western Electric model shop in Andover Mass. for field trials in two Bell System locations in the Boston and Phoenix area. The overall project was described in the Bell Laboratories Record, Volume 45 (1967). In 1966, George Sweigert submitted a patent application for a "full duplex wireless communications apparatus". He was awarded in June 1969. Sweigert, a radio operator in World War II stationed at the South Pacific Islands of Guadalcanal and Bougainville, developed the full duplex concept for untrained personnel, to improve battlefield communications for senior commanders. Sweigert was an active proponent for directly coupling consumer electronics to the AT&T owned telephone lines in the late 1960s. The telephone companies at the time did not permit third party equipment to be connected to their lines; most telephones were made by Western Electric and leased to the customer by AT&T. The Carterfone coupler, a crude device for interconnecting a two way radio with the telephone, led to the reversal of the Federal Communications Commission ban on direct coupling of consumer equipment to phone lines (known as the landmark Carterfone decision) on June 26, 1968. The original cordless phones, like the Carterfone, were acoustically (not electrically) connected to the public telephone network. In 1977, Douglas G. Talley and L Duane Gregory were granted for a duplex voice communication link including controls provided between a base station connected directly to a telephone line of a telephone exchange and a mobile unit consisting of a small, compact cordless telephone instrument containing transmitter, receiver and control circuits powered by a rechargeable battery pack. A single logic tone is transmitted and detected for all logical control for ring signals, on hook and off hook signals and dial pulses. Cordless phones became widely used in home and workplaces during the early 1980s. According to The New York Times, the number of cordless phones sold in the United States grew from 50,000 in 1980 to 1 million in 1982. They quickly became popular because of their convenience and portability, despite fears that their reliance on radio signals would make them vulnerable to eavesdropping or other malfeasance. In 1994, digital cordless phones in the 900 MHz frequency range became available to consumers. These new types of phones provided better audio quality because it could filter out interference and its signals could penetrate walls more easily. Digital signals allowed the phones to be more secure and decreased eavesdropping; it was relatively easy to eavesdrop on analog cordless phone conversations. In 1995 digital spread spectrum (DSS) was introduced for cordless phones. This technology enabled the spreading of the digital voice transmission over multiple frequencies, improving privacy and reducing interference between different subscribers.
За пределами США
В Европе частотный диапазон 1,9 ГГц (1880–1900 МГц) был изначально зарезервирован для стандарта DECT. DECT, используя европейский диапазон и связанные частоты, практически полностью вытеснил все остальные стандарты беспроводной связи для телефонов во всем мире, за исключением Северной Америки.
Безопасность
Многие аналоговые телефонные сигналы легко принимаются радиосканерами, позволяя любому в пределах досягаемости прослушивать разговоры (хотя это незаконно во многих странах). Несмотря на то, что многие аналоговые модели всё ещё производятся, современные цифровые технологии позволяют снизить риск перехвата. Цифровая спектральная разностная модуляция (DSS) обычно использует частотное переключение для распределения аудиосигнала (с полосой пропускания 3 кГц) по гораздо более широкому диапазону частот псевдослучайным образом. Распределение сигнала по более широкой полосе пропускания является формой резервирования и увеличивает отношение сигнал/шум, обеспечивая большую дальность и меньшую подверженность помехам. Более высокие частотные диапазоны предоставляют больше пространства для этих сигналов с широкой полосой пропускания. Для аналогового приемника, такого как сканер, сигнал DSS звучит как серия шумовых импульсов. Только базовая станция, использующая соответствующую псевдослучайную последовательность, может декодировать сигнал, и она выбирает один из тысяч таких уникальных кодов каждый раз, когда телефон возвращается на базу. Кроме того, цифровая природа сигнала повышает его устойчивость к шуму, а некоторые системы даже шифруют цифровой сигнал для дополнительной безопасности.
Беспроводные телефонные телефоны
Существуют беспроводные трубки радиотелефонов, не привязанные к какой-либо конкретной базовой станции, но и не использующие традиционные сети мобильной (сотовой) связи. Чаще всего в них используются цифровые технологии, такие как DECT, нелицензируемый спектр 2,4 ГГц или беспроводная локальная сеть на основе стандартов 802.11a/b/g. Аналоговые аналоги также существуют и могут обеспечивать большую дальность связи, но с возможной потерей конфиденциальности и качества звука. Трубка радиотелефона подключается к беспроводной точке доступа или базовой станции, поддерживающей ту же технологию. Телефоны, использующие беспроводные точки доступа к данным, могут использовать сервис Voice over IP, таким образом, используя широкополосное интернет-соединение для передачи соединения в PSTN через удаленный шлюз, управляемый поставщиком услуг.
Здоровье и безопасность
В отличие от проводных телефонов, которые получают питание от аккумуляторных батарей центральной станции телефонной компании, для работы базовой станции беспроводного телефона требуется электропитание. При отключении электроэнергии базовая станция беспроводного телефона станет неработоспособной, в то время как проводные телефоны могут продолжать работать.